光度測(cè)量基礎(chǔ)介紹

光度測(cè)量方法已有超過(guò)一個(gè)世紀(jì)的歷史，其根源可追溯至19世紀(jì)的基礎(chǔ)測(cè)量發(fā)展。如今，光度計(jì)在生物學(xué)、化學(xué)、工程和藥學(xué)領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于環(huán)境分析、醫(yī)學(xué)診斷和工業(yè)質(zhì)量控制，與pH測(cè)量并列為最重要的分析方法之一。

WTW在光度測(cè)量領(lǐng)域深耕超過(guò)30年，通過(guò)自動(dòng)測(cè)量設(shè)置和分析質(zhì)量保證（AQA）簡(jiǎn)化復(fù)雜的測(cè)量程序，使用戶能夠方便快速地完成測(cè)量。移動(dòng)式光度測(cè)量在環(huán)境和飲用水監(jiān)測(cè)中越來(lái)越重要。

光與顏色

Phos（希臘語(yǔ)）意為"光"，metrein（希臘語(yǔ)）意為"測(cè)量"。

光度法通過(guò)光源分析溶液或溶解樣品，通過(guò)測(cè)量光吸收來(lái)確定物質(zhì)濃度。其原理是光由電磁波組成，不同物質(zhì)對(duì)光的吸收程度各不相同。

比色法與光度法的區(qū)別

比色法（Colorimetry）歷史比光度法更久遠(yuǎn)，側(cè)重于使用視覺(jué)顏色比較或數(shù)字測(cè)量來(lái)測(cè)定溶液中的顏色，通常僅工作在可見光譜范圍內(nèi)。

光度法（Photometry）通過(guò)測(cè)量光強(qiáng)度來(lái)量化光通過(guò)樣品時(shí)的"吸收或透射"，可以使用全光譜波長(zhǎng)，包括紫外和紅外。

測(cè)量原理

光度計(jì)測(cè)量三種基本類型，彼此遞進(jìn)：

1. 透射率 T（%）：直接測(cè)量，由比色皿后（I）和前（I?）的光強(qiáng)比值得出。透射率隨層厚和物質(zhì)濃度呈指數(shù)變化，也用于180°濁度測(cè)量（FAU單位）和濁度校正。
   

   

2. 吸光度 E：吸收度或消光度，也稱為光學(xué)密度，是樣品對(duì)光的衰減/“消光"程度的衡量指標(biāo)。它是根據(jù)傳輸?shù)膶?duì)數(shù)計(jì)算得出的：E = 對(duì)數(shù)10（T）。樣品中的吸收度與層厚和濃度成正比變化。

3. 濃度：通過(guò)消滅或傳播獲得。 基于校準(zhǔn)曲線對(duì)特定波長(zhǎng)的物質(zhì)（mg/l，ppm,…）進(jìn)行定量分析。
   

   

濃度測(cè)定的基礎(chǔ)

濃度測(cè)量的前提條件：

1. 染料以溶解形式存在

2. 顏色可通過(guò)特定波長(zhǎng)λ的吸光度測(cè)量檢測(cè)

3. 化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致染料的生成或還原（如COD測(cè)定）

4. 顏色反應(yīng)具有固定的反應(yīng)時(shí)間

5. 顏色強(qiáng)度與濃度相關(guān)

6. 反應(yīng)必須對(duì)所求物質(zhì)具有選擇性，且不得與其他離子發(fā)生交叉反應(yīng)。

7. 顏色必須在一定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，例如反應(yīng)結(jié)束后10分鐘內(nèi)顏色不變（參見分析說(shuō)明）。

Lambert-Beer定律

Lambert-Beer定律描述了吸光度與濃度之間的線性關(guān)系：
公式：E = ε × c × d

其中：

• E = 吸光度

• ε = 摩爾吸光系數(shù)（物質(zhì)常數(shù)）

• c = 物質(zhì)濃度

• d = 光程（比色皿厚度）

該定律僅在低濃度且為單色光時(shí)嚴(yán)格成立。在高濃度或混合物質(zhì)情況下會(huì)產(chǎn)生偏差。

光度測(cè)量的校準(zhǔn)

1. 校準(zhǔn)曲線
   通過(guò)測(cè)量已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)建立吸光度與濃度之間的關(guān)系。線性范圍內(nèi)的校準(zhǔn)遵循Lambert-Beer定律。

2. 零點(diǎn)校準(zhǔn)
   測(cè)量前必須用空白溶液（去離子水或試劑空白）進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，以消除儀器漂移和背景干擾。

光度計(jì)類型

1. 濾光片光度計(jì)（如pHotoFlex系列）
   使用干涉濾光片選擇特定波長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，適用于現(xiàn)場(chǎng)和例行測(cè)量。

2. 分光光度計(jì)（如photoLab® 7000系列）
   使用光柵或棱鏡進(jìn)行連續(xù)波長(zhǎng)選擇，適用于實(shí)驗(yàn)室復(fù)雜分析。帶參比光束的設(shè)備非常穩(wěn)定，漂移小，較少需要調(diào)零。

調(diào)零的重要性

1. 濾光片光度計(jì)
   每次測(cè)量前必須調(diào)零，因?yàn)椴皇褂脜⒈裙馐骷浦苯佑绊憸y(cè)量結(jié)果。

2. 分光光度計(jì)
   參比光束設(shè)計(jì)使其非常穩(wěn)定，漂移小，無(wú)需頻繁調(diào)零。但進(jìn)行復(fù)雜測(cè)量（如光譜掃描）時(shí)，通常需要基線校準(zhǔn)。

示例：在銨測(cè)試中，10mE的漂移（未調(diào)零）意味著0.04mg/l的誤差——在低測(cè)量范圍內(nèi)代表10%的可避免假讀數(shù)。

移動(dòng)式光度測(cè)量實(shí)踐

數(shù)字化和移動(dòng)式光度測(cè)量的兩個(gè)關(guān)鍵因素：

1. 正確的設(shè)備/傳感器操作

2. 正確的試劑使用

WTW（Xylem Analytics Germany品牌）提供通用數(shù)字便攜式分光光度計(jì)、堅(jiān)固的濾光片光度計(jì)，以及具有濁度、pH和ORP多參數(shù)功能的便攜式光度計(jì)。